03.04.2020 Gleitlager und Dichtung effektiv kombinieren

Der Nachweis gelang anhand der Dichtungs-Lager-Einheit im Sensorgehäuse für eine elektromechanische Pkw-Lenkung. Ausgangspunkt war das Gehäuse eines Sensors im Gestänge einer elektromechanischen Lenkung (EPS). Die Dichtung in dem mit einem Kunststoffdeckel versehenen Gehäuse hat die Aufgabe, den Sensor über die komplette Fahrzeug-Lebensdauer vor dem Eindringen von Staub, Spritzwasser und anderen Medien zu schützen. Doch auch die Aufgabe des bislang separat zugelieferten Lagers ist entscheidend, denn es ist im Betrieb erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Im Einzelfall treten in radialer Richtung Kräfte von bis zu 3.000 N auf.

Mit dieser Lösung konnten sowohl die Lagerungs- als auch die Dichtungseigenschaften wesentlich verbessert werden. Die Steifigkeit des integrierten Kunststofflagers ist höher, sodass dessen Auslenkung beim Auftreten von Querkräften um rund 50 % sinkt. Dadurch vermindern sich die eingeleiteten Vibrationen, was den Lenkkomfort für den Fahrer erhöht. Die Dichtung hingegen weist eine um 35 % geringere Reibung auf, was das Lenken einfacher macht – wichtig insbesondere für hochautomatisiertes Fahren. Das Gewicht des kompletten Bauteils sinkt durch die Integration um 80 % und leistet somit einen Beitrag zu einer nachhaltigen Produktgestaltung. Einen wesentlichen Anteil an den verbesserten Eigenschaften hat der patentierte Aufbau des Kunststofflagers.

Jede Neuentwicklung für eine sicherheitskritische Anwendung im Automobil unterliegt zahlreichen Anforderungen, die der Hersteller im Vorfeld spezifiziert. Anhand einer solchen Spezifikation hat Freudenberg Sealing Technologies 2019 zahlreiche Tests durchgeführt, etwa um die geforderte Temperaturfestigkeit im Bereich von -40 °C bis +125 °C unter mechanischer Belastung nachzuweisen. Dabei prüfte man auch Extremfälle – etwa das direkte Anstrahlen mit hohem Wasserdruck, das in der Praxis während einer Motorwäsche auftreten kann. Die Dichtung mit integriertem Lager hat sich in allen Tests bewährt. 

Einsatzmöglichkeiten für Dichtungen mit integrierten Gleitlagern finden sich nicht nur im Automobil, sondern auch in vielen Industrieanlagen. Auch die Weiterentwicklung des Herstellverfahrens ist im Blick: Wird die Dichtungs-Lager-Einheit derzeit noch montiert, könnte sie mit neuen Werkstoffen künftig auch in einem integrierten Zweikomponenten-Spritzgussverfahren produziert werden.